Η χρονοφασματική ανάλυση του κολπικού επάρματος P με το κυματίδιο morlet στη διερεύνηση της παροξυσμικής κολπικής μαρμαρυγής

Abstract

The aim of this study was to investigate the atrial excitation characteristics associated with paroxysmal atrial fibrillation (PAF) occurrence, by P wave wavelet analysis. The new-onset AF and AF history in association with AF recurrences were also evaluated, along with the influence of arterial hypertension (AH) to PAF occurrence and the development of AF after cardiopulmonary bypass graft surgery (CABG). Fifty patients (27 males, mean age 54±10 years) with a history of PAF and without organic heart disease consisted Group I. The control Group II consisted of 50 normal subjects (19 males, mean age 56±9years) without history of PAF or organic heart disease. Antiarrhythmic drugs were ceased >5 half–lives before study and no patients received amiodarone in the last 6 months. Also, 92 patients (64 males, mean age 64,4±8 years) who underwent CABG for coronary artery disease management were studied for the prediction of post- CABG AF. The P wave was analyzed using the Morlet wavelet and wavelet parameters expressing the mean and max energy of P wave were calculated in the three orthogonal leads (X, Y, Z) and in the vector magnitude (VM), in three frequency bands (1st: 200-160 Hz, 2nd: 150-100 Hz and 3nd: 90-50 Hz). The P wave duration was measured in these axes and in the VM, along with the difference of the P wave duration between Z and X axis (Pdur Z-X). Left atrial diameter was calculated a) from the long parasternal view (Lapl) and b) from the apical 4-champer view at the major and the minor axis, at the end-systolic (Lalas and Lasas, respectively) and the end-diastolic period (Lalad and Lasad, respectively). Variables were tested for normal distribution with the Kolmogorov-Smirnoff test. T-test in related or unrelated samples and non-parametric Mann-Whitney U-test was used where appropriate, to compare continuous variables. Categorical variables were compared by chi-square test. Univariate logistic regression analysis was performed to determine the association of demographic, clinical and wavelet analysis variables with PAF. Variables for which p≤0.1 were selected to enter the multivariate analysis. A p value ≤0.05 was considered significant. AF patients were differentiated from normal subjects by the lower Mean and Max energy values in all frequency bands at X axis, the longer P wave duration at Z axis (PdurZ), the higher Mean energy values at Z axis and the larger Lapl and Lalad diameters of the left atrium. The multivariate model combined the variables PdurZ and Mean2X predicts AF occurrence with 80% sensitivity (Sn), 78% specificity (Sp) and 79% total predictive value (TPV) with 78% positive PV and 80% negative PV. The mechanisms of AF development were identified more easily after the classification of AF patients according to the recurrences (with the criterion of 5/year) and the manifestation of new onset or AF history respectively. The slow and non-homogenous atrial excitation related to low AF recurrences in new onset or AF history patients, with possible development of reentry circuits at the posterior part of the left atrium. Additionally, in AF history patients with low AF recurrences was demonstrated decreased conduction along X and Y axis and larger Lapl diameter that might be attributed to anatomic atrial remodelling. The anisotropic conduction through interatrial septum (IAS) related to high AF recurrences, with possible development of reentry circuits at the posterior part of the left atrium or at the left part of the IAS, along with the slow and non-homogenous atrial excitation. The development of anisotropic conduction correlated with larger Lalad diameter and can be attributed to anatomic atrial remodelling. AF occurrence in patients with arterial hypertension (AH) was associated with slow and non-homogenous atrial excitation along with anisotropy. The anisotropic conduction may be associated with the development of atrial fibrosis. Lone AF may be attributed to primary conduction defects of the Bachmann bundle or the posterior interatrial bundles. AF development after CABG surgery is associated with AH history along with higher Mean and Max energy values in all frequency bands at Z axis and longer Pdur Z that may suggest anisotropy in IAS. The multivariate model combined Max3Z and AH history predicts post-CABG AF occurrence with 90% Sn, 87% Sp and 87% TPV with 74% positive PV and 96% negative PV.

Σκοπός της μελέτης ήταν να διερευνηθούν με τον μετασχηματισμό του κύματος P με το κυματίδιο Morlet τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της κολπικής εκπόλωσης που συσχετίζονται με την εμφάνιση παροξυσμικής κολπικής μαρμαρυγής (ΚΜ). Παράλληλα μελετήθηκαν οι ασθενείς με ΚΜ ανάλογα με τον αριθμό των υποτροπών και στη συνέχεια αντίστοιχα με την εμφάνιση του πρώτου επεισοδίου ή την ύπαρξη ιστορικού ΚΜ. Επίσης διερευνήθηκε η συσχέτιση αρτηριακής υπέρτασης και ΚΜ, καθώς και η προγνωστική αξία του μετασχηματισμού του κύματος P σε κυματίδια στην εμφάνιση ΚΜ μετά από εγχείρηση αορτοστεφανιαίας παράκαμψης (bypass). Συγκρίθηκαν 50 ασθενείς (27 άνδρες, μέσης ηλικίας 54±10 ετών), με παροξυσμική ΚΜ, χωρίς οργανική καρδιακή νόσο (Ομάδα Ι) και 50φυσιολογικά άτομα (19 άνδρες, μέσης ηλικίας 56±9ετών, Ομάδα ΙΙ) χωρίς ιστορικό ΚΜ και χωρίς οργανική καρδιακή νόσο. Η αντιαρρυθμική αγωγή διακόπηκε για χρονικό διάστημα τουλάχιστον 5 φορές μεγαλύτερο της ημίσειας ζωής των φαρμάκων, ενώ κανένας ασθενής δεν ελάμβανε αμιοδαρόνη τους τελευταίους 6 μήνες. Για την πρόβλεψη εμφάνισης ΚΜ μετεγχειρητικά μελετήθηκαν 92 ασθενείς (64 άνδρες, ηλικίας 64,4±8 έτη) που υποβλήθησαν σε εγχείρηση αορτοστεφανιαίας παράκαμψης για την αντιμετώπιση της στεφανιαίας νόσου. O μετασχηματισμός σε κυματίδια έγινε με βάση το κυματίδιο του Morlet στους 3 ορθογώνιους άξονες X, Y, Z και στον συνιστάμενο άξονα (VM), με παραμέτρους ανάλυσης τις Mean και Max ενέργειες στο φάσμα των υψηλών (Mean1, Max1: 200-160Hz), των μέσων (Mean2, Max2: 150-100Hz) και των χαμηλών συχνοτήτων (Mean3, Max3: 90-50Hz, αντίστοιχα). Επίσης υπολογίσθηκε η διάρκεια του κύματος P στους ορθογώνιους άξονες X,Y,Z, στο VM, όπως και η διαφορά διάρκειας του κύματος P στον άξονα Z από την αντίστοιχη στον άξονα X (Pdur Z-X). Οι διαστάσεις του αρ. κόλπου υπολογίσθηκαν εκτός από την αριστερή παραστερνική λήψη (Lapl) και από την κορυφαία λήψη κατά τον επιμήκη άξονα στην συστολική (Lalas) και διαστολική φάση (Lalad) της καρδιακής λειτουργίας, όπως αντίστοιχα και κατά τον βραχύ άξονα (Lasas και Lasad, αντίστοιχα). Η σύγκριση των μέσων τιμών μεταξύ των ασθενών με παροξυσμική ΚΜ και των ατόμων χωρίς ΚΜ έγινε με το Τ-test για μη συσχετισμένες τιμές. Στις περιπτώσεις απόκλισης από την κανονική κατανομή, χρησιμοποιήθηκε ο μη παραμετρικός έλεγχος Mann-Whitney U-test. Ο έλεγχος απόκλισης από την κανονική κατανομή έγινε με το Kolmogorov-Smirnoff test. Η σύγκριση των μέσων τιμών κατά την διάρκεια της παρακολούθησης ανάμεσα στους ασθενείς της ίδιας Ομάδας έγινε με το Τ-test για συσχετισμένες τιμές. Οι ποιοτικές μετρήσεις συχνοτήτων έγιναν με το chi-square (x²) test. Με την μελέτη παλινδρόμησης καθορίσθηκε η επίδραση των δημογραφικών, κλινικών και παραγόντων από την ανάλυση σε κυματίδια στην εμφάνιση της ΚΜ. Οι παράγοντες που βρέθηκαν σημαντικοί p<0,1 συνυπολογίσθηκαν στην πολυπαραγοντική ανάλυση για τη δημιουργία του μοντέλου πρόβλεψης εμφάνισης της ΚΜ. Τιμή p<0,05 θεωρήθηκε στατιστικά σημαντική. Οι ασθενείς με παροξυσμική ΚΜ διαφοροποιούνται με βάση τις χαμηλότερες Mean και Max ενέργειες σε όλες τις φασματικές συχνότητες στον άξονα Χ, την μεγαλύτερη διάρκεια του κύματος P στον άξονα Ζ (PdurZ), τις σημαντικά υψηλότερες Mean ενέργειες στον ίδιο άξονα και τις μεγαλύτερες διαμέτρους Lapl και Lalad στον αρ. κόλπο, από τα άτομα χωρίς ΚΜ. Στην πολυπαραγοντική ανάλυση διαπιστώθηκε ότι η διάρκεια PdurZ και η ενέργεια Mean2X προβλέπουν την εμφάνιση ΚΜ με 80% Sn, 78% Sp, καθώς και 79% ΤPV, με 78% PPV και 80% NPV. Ο διαχωρισμός των ασθενών ανάλογα με τις υποτροπές της ΚΜ (με κριτήριο τις 5/έτος) και αντίστοιχα με την εμφάνιση του πρώτου επεισοδίου ή την ύπαρξη ιστορικού ΚΜ έκανε περισσότερο ευκρινείς τους πιθανούς μηχανισμούς εμφάνισης της ΚΜ. Η βραδεία και ανομοιογενής κολπική αγωγή συσχετίζεται με την εμφάνιση χαμηλού αριθμού υποτροπών στους ασθενείς με πρώτο επεισόδιο ή ιστορικό ΚΜ και κάνει πιθανή την εμφάνιση κυκλωμάτων επανεισόδου στο οπίσθιο τμήμα του αρ. κόλπου. Επιπρόσθετα οι ασθενείς με ιστορικό ΚΜ και χαμηλό αριθμό υποτροπών εμφανίζουν και ελαττωμένη αγωγή στους άξονες Χ και Υ και αυξημένη διάμετρο Lapl στον αρ. κόλπο. Τα παραπάνω ευρήματα μπορούν να αποδοθούν στην ανατομική αναδιαμόρφωση των κόλπων. Η ανισότροπη αγωγή στο μεσοκολπικό διάφραγμα (ΜΚΔ) συσχετίζεται με την εμφάνιση υψηλού αριθμού υποτροπών. Η εμφάνιση της ανισότροπης αγωγήςσυνδέεται με αυξημένη διάμετρο Lalad στον αρ. κόλπο και είναι δυνατόν να αποδοθεί στην ανατομική αναδιαμόρφωση των κόλπων. Η ανισότροπη αγωγή σε συνδυασμό με την βραδεία και ανομοιογενή κολπική αγωγή κάνει πιθανή την εμφάνιση κυκλωμάτων επανεισόδου στο αρ. τμήμα του ΜΚΔ και στο οπίσθιο τμήμα του αρ. κόλπου. Η εμφάνιση ΚΜ σε ασθενείς με αρτηριακή υπέρταση (ΑΥ) σχετίζεται με βραδεία, ανομοιογενή και ανισότροπη κολπική αγωγή. Η ανισότροπη αγωγή πιθανόν οφείλεται στην ανάπτυξη ίνωσης στο κολπικό μυοκάρδιο των ασθενών με ΑΥ. Η μονήρης ΚΜ μπορεί να αποδοθεί στην ύπαρξη πρωτοπαθούς διαταραχής στo δεμάτιο του Bachmann ή και στις οπίσθιες διακολπικές δεσμίδες. Η εμφάνιση ΚΜ μετά από εγχείρηση αορτοστεφανιαίας παράκαμψης (bypass) σχετίζεται με την ΑΥ και με υψηλότερες Mean και Max ενέργειες στον άξονα Z σε όλες τις κλίμακες συχνοτήτων που σε συνδυασμό με την μεγαλύτερη διάρκεια PdurZ αποδίδονται στην εμφάνιση ανισότροπης αγωγής στο ΜΚΔ. Διαπιστώνεται ότι οι ασθενείς που εμφανίζουν ΚΜ μετά από bypass εμφανίζουν παρόμοια ηλεκτροφυσιολογικά ευρήματα με τους ασθενείς με υψηλό αριθμό υποτροπών ΚΜ. Το πολυπαραγοντικό μοντέλο που συνδυάζει την ενέργεια Max3Ζ και το ιστορικό ΑΥ παρέχει 90% Sn, 87% Sp και ΤPV 87% με 74% PPV και 96% NPV στην πρόβλεψη εμφάνισης ΚΜ μετά από εγχείρηση bypass.